Очистка стоков по типам загрязнений
Очистка от ионов тяжелых металлов
Очистка от катионов меди производится путем цементации на железном скрапе или никелевом песке. При кислой рН медь выделяется на поверхности железа или никеля, которые затем переходят в раствор:
2Cu²⁺ + Ni₂ → 2Ni²⁺ + Сu₂↓
Сточные воды нейтрализуют до рН 8-9 и дополнительно очищают от катионов меди. железа, никеля.
При высокой концентрации медь осаждают в виде гидроксида или углемедной соли:
2Сu²⁺ + 2ОН⁻ + СО₃²⁻→ Сu₂(ОН)₂СО₃↓
Для осаждения меди в виде гидрокарбоната используют известь третьего сорта.
При концентрации меди в растворе сточных вод выше 0,5 г/л стоит применять электрохимические методы. При низкой концентрации меди применяют ионообменный метод с использованием ионообменных смол.
Очистка от катионов никеля основана на переводе никеля в труднорастворимые соединения:
2Ni²⁺ + СО3²⁻ + 2ОН⁻ → Ni₂(ОН)₂СО₃↓;
Ni²⁺ + СО3²⁻ → NiСО₃↓
Осаждение происходит при внесении извести третьего сорта на 15 минут и последующим отстаиванием в течение двух часов. Для осветления воды в дальнейшем используют хлорное железо.
Очистка от катионов цинка осуществляется переводом его в труднорастворимую гидроокись цинка:
Гидроокись цинка полностью осаждается при рН 8,0.
Также ионы цинка переводят в труднорастворимый сульфид цинка:
Формула:
Очистка от катионов свинца происходит путем его осаждения тремя способами:
2Pb²⁺ + 2ОН⁻ + СО₃²⁻ → Pb(ОН)₂СО₃↓;
Pb²⁺ +СО₃²⁻ → PbСО₃↓
В качестве реагентов используют известняк, мел, мрамор и необожженный доломит, которые служат загрузкой фильтров для очистки свинецсодержащих стоков.
Очистка от ксантогенатов и дитиофосфатов
Очистку сточных вод хвостохранилищ от ксантогенатов осуществляют с помощью реагентов-окислителей при рН менее 4 путем их разложения. Образующиеся при этом сульфид-ионы и сернистый ангидрид подвергают доочистке. Обязательным условием является отсутствие в растворе цианидов.
В качестве реагентов-окислителей применяют активный хлор:
Также разложение ксантогенатов возможно при озонировании сточных вод.
Дитиофосфаты разлагают несколькими способами:
- подкислением с выделением сероводорода;
- окислением перманганатом калия до ортофосфорной кислоты;
- окислением активным хлором или озоном до нетоксичных соединений.
Очистка от цианидов и роданидов
Для очистки сточных вод хвостохранилищ от цианидов применяют следующие методы:
- окисление хлорсодержащими реагентами;
- перевод в нетоксичные ферроцианиды и ферицианиды;
- выдувка из кислой среды;
- ионообменный;
- электрохимическое окисление;
- озонирование.
При окислительном методе цианиды переводят в цианаты с помощью хлорной извести, гипохлоритов кальция и натрия, жидкого хлора при щелочной рН.
Реакции окисления:
- Активным хлором:
CN + OСl⁻→ CNO + CI,
CN + Сl₂ + 2ОН⁻ → CNO + 2CI + Н₂O
Образовавшиеся цианаты гидролизуются в воде, а при избыточной подаче реагента окисляются до азота и углекислого газа. - Гипохлоритом кальция или натрия:
2CNO + ЗОСl⁻ + ЗН⁺ → 2СO₂↑+ 3CI + N₂↑ + Н₂O - Жидким хлором:
2CNO + ЗСl₂ + 4ОН⁻ → 2СO₂↑ + N₂↑ + 6Сl⁻ + Н₂O
Для интенсификации процесса окисления цианатов до элементарного азота и углекислого газа необходимо немного понижать рН стоков для создания более кислой среды.
При обработке сточных вод хвостохранилищ сульфатом железа происходит перевод цианидов в нетоксичные ферроцианиды и ферицианиды:
Fe(CN)₂↓ + 4CN → [Fe(CN)₆]₄
Для эффективности протекания процесса в стоки добавляют известь.
При содержании в сточных водах хвостохранилищ простых цианидов используют метод выдувки из кислой среды с образованием синильной кислоты:
На следующем этапе проводят аэрацию сточных вод и доочистку активным хлором.
При капельно-пленочном методе очистки щелочные цианистые стоки в виде капель или тонкой водяной пленки поступают на наклонный желоб и стекают вниз. Грубодисперсные примеси должны быть удалены отстаиванием. При контакте с воздухом происходит естественная аэрация и образуется синильная кислота, которая улетучивается, очищая стоки от цианидов. Степень очистки может достигать 100%. При этом также снижается величина рН. Для ускорения процесса устраивают искусственную аэрацию по принципу противоточного потока воздуха.
Ионообменный метод очистки стоков хвостохранилищ основан на сорбции цианидов при помощи ионообменных смол.
При электрохимическом окислении во время электролиза сточных вод протекает процесс анодного окисления и катодного восстановления. Анод выполняют из графита, угля, магнезита диоксида свинца, магния. На аноде происходит выделение кислорода и галогенов. Катод изготавливают из свинца, цинка, легированной стали. На нем выделяется водород.
Для повышения эффективности процесса электролиза в сточные воды добавляют хлорид натрия. Происходит разложение соли с выделением хлора, который участвует в дальнейшем окислении:
Сl₂ + CN⁻ + 2ОН⁻ → CNO- +2CI⁻ + Н₂О.
При озонировании в щелочной среде цианиды окисляются до цианатов, которые в свою очередь, разлагаются до углекислого газа и азота:
CNO + О₃ + 2ОН⁻ → 2СО₃⁻ + N₂↑ + 3О₂ + Н₂О
Эффективность метода озонирования по сравнению с окислением активным хлором заключается в отсутстввии необходимости очищать стоки от остатков хлора.
При взаимодействии цианидов и сульфида натрия в сточных водах образуются роданиды, очистка от которых заключается в окислении активным хлором.
Очистка от сульфидов, фенолов, крезолов
При очистке сточных вод хвостохранилищ от сульфидов чаще всего применяют аэрацию, позволяющую отдавать свободный сероводород.
Также для очистки от сульфидов применяют сульфат железа в качестве коагулянта:
FeSО₄ + 2Н₂О → Fe(OH)₂ +2Н⁺ + S0₄²⁻
Сульфат железа подается в виде 10%-го раствора. Реакция идет с образованием нерастворимого сульфида железа. Дополнительно идет реакция гидролиза, когда одновременно осаждаются хлопья гидроокиси железа.
Очистка от фенолов и крезолов осуществляется несколькими методами:
- сорбционный;
- ионный обмен;
- биохимический;
- электрохимический;
- окисление активным хлором.
Применение того или иного метода зависит от концентрации фенолов в сточных водах.
Очистка от нефтепродуктов
Нефтепродукты используются на обогатительных фабриках в качестве флотационных реагентов и содержатся в сточных водах в растворенном или эмульгированном состоянии.
Механическим методом очистки от нефтепродуктов осуществляется отстаивание и фильтрование через сорбционные фильтры. Отстаивание происходит в нефтеловушке, затем сточные воды фильтруются через песок, кокс, магнезит, доломит, глину или активированный уголь.
При физико-химическом методе используется коагуляция нефтесодержащей эмульсии содой, известью, сернокислым алюминием, сернокислым железом или комплексом реагентов.
